实验7不良导体导热系数的测定
不良导体的导热系数的测定实验报告
梧州学院学生实验报告成绩： 指导教师： 专业：班别： 实验时间： 实验人：学号：同组实验人：实验名称：不良导体的导热系数的测定 实验目的：1、学习测定不良导体的导热系数的一种方法。
2、学会F D —T C — B 导热系数测定仪。
仪器图组:注意事项:1 •为了准确测定加热盘和散热盘的温度，实验中应该在两个传感器上涂些导热硅脂或者硅油， 以使传感器和加热盘、散热盘充分接触；另外，加热橡皮样品的时候，为达到稳定的传热，调节 底部的三个微调螺丝，使样品与加热盘、散热盘紧密接触，注意不要中间有空气隙；也不要将螺 丝旋太紧，以影响样品的厚度。
2.导热系数测定仪铜盘下方的风扇做强迫对流换热用， 减小样品侧面与底面的放热比，增加 样品内部的温度梯度，从而减小实验误差，所以实验过程中，风扇一定要打开。
【实验原理】导热系数是表征物质热传导性质的物理量。
材料结构的变化与所含杂质的不同对材料导热系数 数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常常需要由实验去具体测定。
测量导热系数的实验方法一般分为稳态法和动态法两类。
在稳态法中，先利用热源对样品加 热，样品内部的温差使热量从高温向低温处传导，样品内部各点的温度将随加热快慢和传热快慢 的影响而变动；适当控制实验条件和实验参数可使加热和传热的过程达到平衡状态，则待测样品 内部可能形成稳定的温度分布，根据这一温度分布就可以计算出导热系数。
而在动态法中，最终 在样品内部所形成的温度分布是随时间变化的，如呈周期性的变化，变化的周期和幅度亦受实验 条件和加热快慢的影响，与导热系数的大小有关。
本实验应用稳态法测量不良导体（橡皮样品）的导热系数，学习用物体散热速率求传导速率的实 验方法。
1898年C . H . Le e s 首先使用平板法测量不良导体的导热系数，这是一种稳态法，实验中， 样品制成平板状，其上端面与一个稳定的均匀发热体充分接触，下端面与一均匀散热体相接触。
由于平板样品的侧面积比平板平面小很多，可以认为热量只沿着上下方向垂直传递，横向由侧面 散去的热量可以忽略不计，即可以认为，样品内只有在垂直样品平面的方向上有温度梯度，在同 一平面内，各处的温度相同。
不良导体导热系数的测定
况。
由于热电偶冷端的温度为0℃，当温度θ变化范 围不太大时，其温差电动势ε与待测温度θ存在线性关 系，即有,所以可用测得的温差电动势ε代替温度θ。 将测得的数据作ε～t图，图中曲线在ε2处的斜率为， 求得铜盘A在θ2时的冷却速率为。
Q mc d (RA2 2RAhA )
t
dt 2(RA2 RAhA )
不良导体导热系数的测定
【预习要点】 了解导热系数的两种测量方法，即稳态法和动态
法。本实验采用稳态法测定不良导体的导热系数。
【实验目的】 1、学会用稳态平板法测定不良导体的导热系数 2、学习用作图法求散热速率。
【仪器用具】 导热系数测定仪、热电偶2副、直流数字电压表、
游标卡尺、天平、停表等。
【实验原理】 由傅里叶热传导方程可知，对于半径为RB、厚度
【思考题】 1、改变样品形状，采取一些措施，能否利用本
实验装置测量良导体的导热系数？为什么？
（2）
பைடு நூலகம்
由于物体的冷却速率与它的表面积成正比，则 稳态时，铜盘A的散热速率为
mc d (RA 2hA )
hB
（3）
dt 2(RA hA ) (1 2 )RB 2
式中ε1、ε2匙对应于温度θ1、θ2的电压表读数。
【实验内容】 导热系数测定仪主要由加热装置和散热铜盘组
成。待测样品应放在加热装置底盘和散热铜盘之间， 并紧密接触。当系统的加热功率等于散热功率时， 系统的温度分布将趋于稳定。利用稳态法测量样品 的导热系数就是在温度场的分布不随时间变化时， 测量样品上下表面的温度。这两个温度可用与样品 紧密接触的上下铜盘的温度代替。
为hB的圆盘样品，在单位时间内通过待测样品B任一 圆戒面的热流量为
δQ δt
不良导体导热系数测定
不良导体导热系数的测定一、实验目的1、 了解热传导现象的物理过程2、 学习用稳态平板法测量材料的导热系数3、 掌握—种用热电转换方式进行温度测量的方法二、实验仪器导热系数测定仪、游标卡尺等三、实验原理1、如果热量是沿着Z 方向传导，那么在Z 轴上任一位置Z 0 处取一个垂直截面积dS ，以dz dT 表示在Z 处的温度梯度，以dtdQ 表示在该处的传热速率（单位时间内通过截面积d S 的热量），那么传导定律可表示成：dS dz dT dt dQ Z 0)(λ-= （1） 式中的负号表示热量从高温区向低温区传导（即热传导的方向与温度梯度的方向相反）。
式中比例系数λ即为导热系数。
可见热导率的物理意义：在温度梯度为一个单位的情况下，单位时内垂直通过单位面积截面的热量。
可见，只要测量出样品的温度梯度和传热速率，及垂直于传热方向上样品的面积，即可求出该样品的导热系数。
2、YBF 一3导热系数测试仪实验原理 实验装置如右图，把样品加工成平板状，并把它夹在两块良导体——铜板之间，使两块铜板分别保持在恒定温度T 1和T 2，就可能在垂直于样品 表面的方向上形成温度的梯度分布。
样品厚度可做成h ≤D （样品直径）。
这样，由于样品侧面积比平板面积小得多，由侧面散去的热量可以忽略不计，认为热量是沿垂直于样品平面的方向上传导，即只在此方向上有温度梯度。
由于铜是热的良导体，在达到平衡时，可以认为同一铜板各处的温度相同，样品内同一平行平面上各处的温度也相同。
这样只要测出样品的厚度h 和两块铜板的温度T 1、T 2 ，就可以确定样品内的温度梯度。
为了维持一个恒定的温度梯度分布，必须不断地给高温侧铜板加热，热量通过样品传到低温侧铜块，低温侧铜板则要将热量不断地向周围环境散出。
当加热速率、传热速率与散热速率相等时，系统就达到一个动态平衡状态，称之为稳态。
此时低温侧铜板的散热速率就是样品内的传热速率。
这样，只要测量低温侧铜板在稳态温度T 2 下散热的速率，也就间接测量出了样品内的传热速率。
不良导体热导率的测定实验报告
不良导体热导率的测定实验报告一、实验目的1、了解热传导现象的基本规律。
2、学习用稳态法测量不良导体的热导率。
3、掌握热电偶测温的原理和方法。
二、实验原理当物体内存在温度梯度时，热量会从高温处向低温处传递，这种现象称为热传导。
对于一个厚度为＄d$、横截面积为＄S$ 的平板状不良导体，在稳定传热状态下，通过该导体的热流量＄Q$ 与导体两侧的温度差＄＼Delta T$ 成正比，与导体的厚度＄d$ 成反比，与导体的热导率＄＼lambda$ 成正比，即：＄Q ＝＼frac{＼lambda S ＼Delta T}｛d}＄如果在一段时间＄＼Delta t$ 内通过导体的热量为＄Q$，则热导率＄＼lambda$ 可表示为：＄＼lambda ＝＼frac{Qd}｛S\Delta T ＼Delta t}＄在本实验中，采用稳态法测量热导率。
将待测的不良导体样品制成平板状，放置在加热盘和散热盘之间。
加热盘通过电热丝加热，使热量通过样品传递到散热盘。
当加热盘和散热盘的温度稳定后，样品内的传热达到稳定状态，此时通过样品的热流量等于散热盘在单位时间内散失的热量。
散热盘在稳定温度下的散热速率可以通过测量散热盘的冷却曲线来确定。
当散热盘的温度高于环境温度时，它会向周围环境散热，其散热速率与散热盘的温度和环境温度之差成正比。
三、实验仪器1、热导率测定仪：包括加热盘、散热盘、热电偶、数字电压表等。
2、秒表3、游标卡尺4、电子天平四、实验步骤1、用游标卡尺测量样品的厚度＄d$ 和直径＄D$，计算出样品的横截面积＄S ＝＼frac{＼pi D^2}｛4}＄，用电子天平称出样品的质量＄m$ 。
2、将样品放在加热盘和散热盘之间，安装好热电偶，确保热电偶的测量端与样品良好接触。
3、接通电源，调节加热功率，使加热盘和散热盘的温度逐渐升高。
观察数字电压表的读数，当加热盘和散热盘的温度稳定后（温度变化在一定时间内小于＄01^｛＼circ}C$），记录此时加热盘和散热盘的温度＄T_1$ 和＄T_2$ 。
实验7不良导体导热系数的测定.ppt
▪ 式中 ε—热电偶温差电动势；
▪
C—电偶常数；
▪ ▪
1
0
—热端温度； —冷端温度。
▪ 若使冷端在冰水混合物中， 即 0 =0℃则
▪
CT1
▪ 由此，可将对温度的测量转化为对温差电动势的测量。T t 为冷却速率,
▪ 转化为 1 。
C t
▪ 作散热铜盘自然冷却温差电动势与时间之间的关系曲线，在曲线上找到
▪ ⒊连接好直流数字电压表，接通电源，按下调零键，旋转调 零旋钮，使读为0。然后按下mv键，便可测出温差电动势。
▪ ⒋接通好直流电源，使红外灯电压缓慢升高。为缩短达到稳
态时间，可先将红外灯电压高到期180～200V约20min后再
降到150V左右，然后每隔一段时间读一次电动势值。若5min
内 T1 和 T2 的示值基本不变，即可认为达到稳态。记下稳态时 的T1 和 T2 示值后抽去样品盘，经调节使散热铜盘与传热筒底 面直接接触，使铜盘电动势上升1mV后，移去传热筒，让筒
采集和识别键盘信息。
▪ 三、实验原理与装置
▪ 本仪器所依据的原理是1982年由法国数学、物理学家约瑟·傅 立叶给出的，称热传导的基本公式，又称傅立叶导热方程式。 该方程式指出，在物体内部，垂直于导热方向上，两个相距为 h，温度分别为θ1、θ2（要这里，为了与时间t区分开，我们用
2020-11-θ一9 来个表平示面温传度到）另的一平个行平平面面谢的谢，观热赏若量平Δ面Q满的足面下积述为表A，示在：Δt秒内，1从
实验7 不良导体导热系数的测定
▪ 一、目的
▪ 掌握测定不良导体的导热系数
▪ 二、实验仪器
▪ 1、热系统：
▪ ①支架 ②红外灯 ③传热筒 ④热电偶两支 ⑤交流调制器 ⑥黄铜板质 ⑦待测样品
不良导体的导热系数的测定
实际应用
导热系数是评估材料导热性能的重要参 数，在建筑、电子、能源等领域有广泛 应用。
VS
展望
随着科技的发展，导热系数的测定技术将 不断改进，提高测量精度和效率。未来可 以结合新材料和新技术，拓展导热系数测 定的应用领域。
THANKS.
不良导体导热性能较差，导热系数通常较小。
温度梯度大
为了使不良导体内部产生足够的热量传递， 需要较大的温度梯度。
测量难度较大
由于不良导体导热性能差，测量时需要更加 精确的设备和技巧。
实验步骤
实验准备
实验设备
01
导热系数测定仪、恒温水槽、天平、量筒、搅拌器、样品盘、
样品勺等。
实验材料
02
不良导体样品（如玻璃纤维、石棉等）、水或其他适宜的导热
物理意义
表示在单位时间内，通过单位面积的 热量与温度梯度之间的关系。
导热系数测定的基本原理
基于傅里叶导热定律：q=-λA(dt/dx)， 其中q为热流量，λ为导热系数，A为 传热面积，dt/dx为温度梯度。
通过测量热流量、温度梯度和传热面 积，可以计算出导热系数。
不良导体导热系数的特点
导热系数较小
不良导体的导热系数的 测定
目录
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验总结与展望
实验目的
01
了解导热系数的基本概念
总结词
理解导热系数在传热过程中的作用和 意义。
详细描述
导热系数是衡量物质导热能力的重要 参数，反映了物质内部热量传递的能 力。通过本实验，学生将深入了解导 热系数的基本概念及其在工程传热问 题中的重要性。
通过数据分析，得出了不良导体 的导热系数，并进行了误差分析。
不良导体的导热系数
【数据表格及数据处理 】
实验数据记录（铜的比热c=0.09097cal· g-1· C-1，比重8.9g/cm3） 散热盘P：质量m= （g） 半径 Rp= (cm)
1 Dp (cm) hp (cm)
2
3
4
5
橡胶盘：半径Rb= (cm)
1
2
3
4
5
DB(cm) hB(cm)
稳态时T1、T2的值（转换见附录1的分度表）T1=
【实验仪器】
不良导体导热系数测定仪 温度计（0~100℃，精确到0.1℃） 铜-康铜热电偶 天平、砝码 秒表
铜-康铜热电偶
ห้องสมุดไป่ตู้
数字电压表
不良导体导热系数测定仪
图3
热电偶
【实验原理】
根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两 个垂直与热传导方向、彼此间相距为L、温 度分别为T1、T2的平行平面(设T1>T2)，若平 面面积均为S，在t时间内通过面积S的热 量Q满足下述表达式： Q T1 T2 S Q t h （1） 式中 t 为热流量， 即为该物的热导率 （又称作导热系数）， 在数值上等于相距 单位长度的两平面的温度相差1个单位时， 单位时间内通过单位面积的热量，其单位 是 W m 1 K 1 。
实验中，在读得稳定时的T1和T2 后，即可将B盘移去，而使盘A 的底面与铜盘P直接接触。当盘 P的温度上升到高于稳定时的T 值若干摄氏度后，再将圆盘A移 开，让铜盘P自然冷却。观察其 温度T随时间t变化情况，然后由 此求出铜盘在T2的冷却速率
Q T T T T2 , 而mc T T2 t t t
t
二、金属导热系数的测量 1．将圆柱体金属铝棒（厂家提供）置于发 热圆盘与散热圆盘之间。 2．当发热盘与散热盘达到稳定的温度分布 后，T1、T2值为金属样品上下两个面的温度 此时散热盘P的温度为T3。因此测量P盘的 Q 冷却速度为： t T T3 Q h 1 mc T T 1 由此得到导热系数为 t T1 T2 mR 2 测T3值时可在T1、T2达到稳定时，将插在发 热圆盘与散热圆盘中的热电偶取出，分别插 入金属圆柱体上的上下两孔中进行测量。
不良导体导热系数的测量实验教案
上。
(2) 测量铜盘、橡胶盘的直径及厚度并记录到实验表格中。 右击锁定按钮，将游标卡尺解锁：
拖动下爪一段距离：
将待测物体从待测物栏中到两爪之间，松下鼠标，待测物会放在合适的位置：
(3) 将橡胶盘拖至主仪器的支架上。 1) 先将橡胶盘从实验仪器栏中拖放到实验桌上：
前应将红外灯移至最大位置，并且同时移除加热铜盘上的连线。点击双刀双掷开 关，可改变开关的位置 自耦调压器:
实际照片和程序中的显示：
实际仪器
仿真仪器
操作提示： 鼠标左键或右键点击调压旋钮，调节输出电压。
数字电压表: 实际照片和程序中的显示：
实际仪器
仿真仪器
操作提示： 点击电源开关可打开或关闭数字电压表。点击大视图中的相关按钮，可进行 相应的设置及调节(按下调零按钮，可点击调零旋钮对其进行调零；调零后即可 选择合适的档位进行测量)
2) 双击打开主仪器窗体，依次移开红外灯、保温桶，再将橡胶盘拖放到散 热铜盘上：
(4) 连接好线路，调节自耦调压器，开始加热。
(5) 移走橡胶盘，加热铜盘 A、C。 (6) 移走上铜盘，让下铜盘独立散热。
(7) 记录数据。 (8) 根据记录及已知数据求解橡胶盘的热导系数并填写到表格中。
六、思考题
本实验的目的是了解热传导现象的物理过程，学习用稳态平板法测量不良导 体的导热系数并用作图法求冷却速率。
二、实验原理
图 1 不良导体热导率测定装置原理图
1. 导热系数 1882 年法国科学家傅里叶(J.Fourier)建立了热传导理论，目前各种测量导热
系数的方法都是建立在傅里叶热传导定律的基础之上的。本实验采用的是稳态平 板法测量不良导体的导热系数。
不良导体导热系数的测定
不 良 导 体 导 热 系 数 的 测 定班级： ___姓名：____日期：______【实验目的】：1、了解热传导现象的物理过程2、学习用稳态平板法测量不良导体的导热系数3、用作图法求冷却速率。
【实验原理】 1、导热系数当物体内部存在温度梯度时，热量从高温向低温传导，这种实验称之为热传导。
dx dt dT dtdQ ⋅-=λ其中λ就是导热系数。
2、不良导体导热系数的测量样品为一平板，当上下表面温度稳定在T 1、T 2，以h B 表示样品高度，S B 表样品底面积：BBS h T T dtdQ ⋅-=21λ由于温差稳定，那么可以用A 在T 2附近的dT/dt （冷却速率）求出dQ/dt 。
根据散热速率与散热面积成正比，则dtdQ h R h R dtdQ h R R h R R dtdQ PA A A A PA A A A A A ⋅++=⋅++=2)(2)2(ππ又根据热容的定义dt dT mc dt dQ P⋅=有dtdT h R T T R h R mch A A B A A B ⋅+-+=))((2)2(212πλm 、hB 、RB 、HA 、T1、T2、都可以由实验测量出准确值，c 为已知的常熟，c=0.0883cal/g ﹒C,因此，只要求出dtdT ，就可以求出导热系数，从而通过测量以上表达式中的量得到导热系数。
【实验内容】一，观察和认识传热现象，过程及其规律1、用游标卡尺测量A 、B 两板的直径、厚度（每个物理量测量3次）；2、正确组装仪器后，打开加热装置，将电压调至250V 左右进行加热至一定温度（对应T 1电压值大约在3.20-3.40mV ）；3、将电压调至125V 左右，寻找稳定的温度（电压），使得板上下面的温度（电压）10分钟内的变化不超过0.03mV ，记录稳定的两个电压值；4、直接加热A 板，使得其温度相对于T 2上升10度左右；5、每隔30s 记录一个温度（电压）值，取相对T 2最近的上下各6个数据正式记录下来；二，用逐差法求出铜盘A 的冷却速率，并由公式求出导热系数λ。
不良导体导热系数的测量实验报告
不良导体导热系数的测量实验报告
实验目的：
1.了解不良导体的特性；
2.测量不良导体的导热系数。
实验原理：
不良导体是指导热性能较差的物质，如木材、塑料等。
导热系数是描述不良导体导热性能的一个物理量，它反映了单位面积、单位厚度、单位温度梯度下热量通过材料传导的能力。
导热系数越小，说明该材料导热性能越差。
实验仪器：
1.不良导体样品；
2.热绝缘材料；
3.热源；
4.温度计；
5.测量仪器。
实验步骤：
1.将热绝缘材料平铺在工作台上，摆放不良导体样品；
2.将热源放置在样品的一侧，使其与材料保持良好的接触；
3.在样品的另一侧放置温度计，用以测量温度变化；
4.开始记录温度的变化，记录一定时间内温度的变化曲线；
5.使用测量仪器测量材料的厚度和面积。
实验数据和结果：
根据记录到的温度数据，可以得到温度随时间的变化曲线。
根据这些数据，可以计算出材料的导热系数。
实验讨论：
在讨论中，可以对不良导体的导热性能进行评估，并分析不同因素对导热系数的影响。
实验总结：
通过本次实验，我们了解了不良导体的特性和导热系数的测量方法。
同时，我们也明白了导热系数与材料导热性能之间的关系。
这对于我们选择材料、设计热工设备等方面都具有重要意义。
《不良导体导热系数的测定》实验课件文字稿(精)
《不良导体导热系数的测定》实验课件文字稿一、实验目的1.感知热传导现象的物理过程。
2.学习用稳态法测量不良导体的导热系数。
3.学习测量冷却速率的方法4.学习用温差电偶测量温度的原理和方法。
二、实验仪器和用具导热系数测定仪（FD —TC —II ）、橡皮圆板（待测样品）、温差电偶（2对）、保温杯、数字式电压表（FPZ —II ）、9Q 连接线、电子秒表、游标卡尺、电子天平、冰块。
三、实验原理 1、傅里叶热传导方程导热系数（热导率）是反映材料导热性能的物理量。
测定材料的导热系数在设计和制造加热器、散热器、传热管道、冰箱、节能房屋等工程技术及很多科学实验中都有非常重要的应用。
如图（一）所示。
设一粗细均匀的圆柱体横截面积为S ，高为h 。
经加热后，上端温度为1T ，下端温度为2T ，12T T >，热量从上端流向下端。
若加热一段时间后，内部各个截面处的温度达到恒定，此时虽然各个截面的温度不等，但相同的时间内流过各截面的热量必然相等（设侧面无热量散失），这时热传递达到动态平衡，整个导体呈热稳定状态。
法国数学家，物理学家傅里叶给出了此状态下的热传递方程12T T QS t hλ-∆=∆ （1） Q ∆是t ∆时间内流过导体截面的热量，Qt∆∆叫传热速率。
比例系数λ就是材料的导热系数（热导率），单位是()wm K瓦米开。
在此式中，S 、h 和1T 、2T 容易测得，关键是如何测得传热速率Qt∆∆。
2、用稳态法间接测量传热速率如图二所示，将待测样品夹在加热盘与散热盘之间，且设热传导已达到稳态。
由（1）式可知，加热盘的传热速率为图（一）2T1TT T 加热铜盘 待测样品 散热铜盘图二22121212()144T T T T d T T Q S d t h h hλπλλπ---∆===∆ （2） d 为样品的直径，h 为样品的厚度。
散热盘的散热速率为2T T Q T Cm t t=∆∆=∆∆ （3）C 为散热盘材料的比热，m 为散热盘的质量，2T T Tt=∆∆表示散热盘在温度是2T 时的冷却速率。
不良导体热导率的测定实验报告
不良导体热导率的测定实验报告一、实验目的1、了解热传导现象的基本规律。
2、掌握用稳态法测量不良导体热导率的原理和方法。
3、学会使用相关实验仪器，如加热装置、温度传感器等，并对实验数据进行处理和分析。
二、实验原理当物体内存在温度梯度时，热量会从高温处向低温处传递，这种现象称为热传导。
对于一个厚度为＄d$、面积为＄S$ 的平板状不良导体，在稳定传热的条件下，通过该导体的热流量＄Q$ 与导体两侧的温度差＄＼Delta T$ 成正比，与导体的厚度＄d$ 成反比，与导体的面积＄S$ 成正比，即：＄Q ＝＼frac{k S ＼Delta T}｛d}＄其中，＄k$ 为该不良导体的热导率。
在实验中，我们采用稳态法来测量不良导体的热导率。
将待测不良导体样品夹在两个加热盘之间，加热盘分别保持恒定的温度＄T_1$ 和＄T_2$（＄T_1 ＞ T_2$）。
经过一段时间后，样品内的传热达到稳定状态，此时通过样品的热流量等于加热盘在单位时间内传递给样品的热量。
我们通过测量加热盘的功率＄P$、样品的厚度＄d$、面积＄S$ 以及样品两侧的温度差＄＼Delta T ＝ T_1 T_2$，就可以计算出不良导体的热导率＄k$：＄k ＝＼frac{P d}｛S ＼Delta T}＄三、实验仪器1、热导率测定仪：包括加热盘、样品架、温度传感器等。
2、数字电压表：用于测量温度传感器的输出电压。
3、直流稳压电源：为加热盘提供稳定的电压。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量样品的厚度＄d$ 和直径，计算出样品的面积＄S$。
2、将样品放入样品架中，确保样品与加热盘和散热盘接触良好。
3、连接好实验仪器的电路，打开直流稳压电源，调节输出电压，使加热盘的功率稳定在一定值。
4、等待一段时间，直到温度传感器显示的温度稳定不变，记录此时加热盘的温度＄T_1$ 和散热盘的温度＄T_2$。
5、关闭电源，取出样品。
6、改变加热盘的功率，重复上述步骤，进行多次测量。
五、实验数据及处理｜实验次数｜加热盘功率＄P$（W）｜加热盘温度＄T_1$（℃）｜散热盘温度＄T_2$（℃）｜厚度＄d$（m）｜面积＄S$（m²）｜热导率＄k$（W/（m·K)）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜计算热导率＄k$ 的平均值和标准偏差，并分析实验误差的来源。
不良导体热导率的测定实验报告
大学物理实验不良导体热导率的测定实验.
不良导体热导率的测定实验.1,本次实验所测量的热导率λ,①实际上就是热容量;②是决定传热状态是否达到稳恒态的物理量;③是由绝缘材料传热性能所决定的物理量,但因要在稳恒态时才能测量,所以λ也与传热状态有关;④是完全由绝缘材料传热性能所决定的物理量,我们在稳恒态进行测量是为了使dT/dl=ΔT/Δl=(T2-T1)/l,这使测量和计算都大大简化,而不能说λ与稳恒态有关.试指出上述4种看法中,哪种正确?2,这种测λ的方法是否适用于测热的良导体?为什么?
4,热导率是一个材料的本征性能.λ= α* Cp * ρ（热扩散系数*热容量*密度）
用稳态法不太合适测量热的良导体,热的良导体热传导性能好,热量容易损失,使物体两表面的温度测量不准确.
篇一：不良导体的导热系数的测定实验报告
梧州学院学生实验报告
成绩：指导教师：
专业：班别：实验时间：实验人：学号：同组实验人：
1 2
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4
篇二：物理实验报告测量不良导体的导热系数测量不良导体的导热系数
林一仙
一实验目的
1、用稳态平板法测量不良导体的导热系数
2、用物体的散热速率求传热速率
3、掌握热电偶测量温度的方法
二实验仪器
导热系数仪、杜瓦瓶，热电偶、FPZ-1型多量程直流数字电压表、游标卡尺、停表。
不良导体导热系数的测定
不良导体导热系数的测定[实验目的]1. 用稳定流动法测定橡皮的导热系数；2. 学习用温差电偶测量温度的方法。
[实验器材]导热系数测定仪，热电偶（铜－康铜），多量程数字电压表，橡皮样品，杜瓦瓶，游标卡尺，螺旋测微计。
[实验原理]有一粗细均匀的橡皮圆盘，上平面与发热盘接触（温度高），下平面与散热盘接触（温度低），则热量将从高温面流向低温面。
在加热一段时间后，若圆盘上各处的温度不变（但不同横截面的温度不同，存在温度差），而且向圆盘侧面散失的热量可以忽略时，则在相等的时间内，通过圆盘各横截面的热量应该相等。
当圆盘各截面有热量通过，但各处温度保持不变时，就称为达到了稳定流动状态。
在稳定流动状态下，橡皮圆盘与外界的热交换为零，即上平面从发热盘吸收的热量等于下平面向散热盘放出的热量。
由此，法国数学家、物理学家约瑟夫·傅立叶给出测定导热系数的导热方程。
该方程式指出，在物体内部垂直于导热方向上，二个相距为h ，面积为A ，温度分别为θ1、θ2的平行平面，在∆t 秒内，从一个平面传到另一个平面的热量∆Q ，满足下述表达式：hA t Q 21θθλ-⋅⋅=∆∆ （1） 式中λ定义为该物质的导热系数，亦称导热率。
由此可知，导热系数——表示物质热传导性能的物理量，其数值等于二相距单位长度的平行平面上，当温度相差一个单位时，在单位时间内，垂直通过单位面积所流过的热量。
对于样品橡皮圆盘，上平面传入的热量与由散热盘向周围环境散热的速率相等（即t Q t Q ∆∆=∆∆'），而tmc t Q ∆∆=∆∆θ'，2 R A π=，所以 212 12θθπθλθθ-⋅⋅∆∆==h R t mc （2） 导热系数的SI 制单位（瓦特每米开尔文）的符号为：W/m •℃导热系数的量纲为：[][][][][][]13222--=⋅⋅⋅=∆=θθθλLMT T L L MT L t A h Q 导热系数过去常用的非SI 制单位是国际蒸汽表卡每秒厘米开（尔文）：cal / (s ·cm ·℃)，它与SI 单位的换算是：1cal / (s ·cm ·K )=418.68 w / (m ·K )材料的结构变化与杂质多寡对导热系数都有明显的影响。
不良导体导热系数的测定实验
（二）实验目的 1．掌握稳态法测定不良导体导热系数的方法。 2. 了解物体散热速率和传热速率的关系。
（三）科学家简介
傅里叶（Jean Baptiste Joseph Fourier， 1768～1830）,法国数学家、物理学家。 1768年3月21日生于法国中部欧塞尔一 个裁缝家庭，1830年5月16日卒于巴黎。 9岁父母双亡，被当地教堂收养。12岁 由一主教送入地方军事学校读书。17岁 回乡教数学，1794到巴黎，成为高等 师范学校的首批学员， 次年到巴黎综合工科学校执教。1798年随拿破仑远征埃及时任 军中文书和埃及研究院秘书，1801年回国后任伊泽尔省地方长 官。由于对热传导理论的贡献于1817年当选为科学院院士， 1822年任该院终身秘书，后又任法兰西学院终身秘书和理工科 大学校务委员会主席。主要贡献是在研究热的传播时创立了一 套数学理论。
设定的温度
可以通过右边的三个 按键设置加热盘温度
注意测温元件 PT100的插
法
3、打开加热开关加热，等待稳定状态到来； 此过程需要耐心，等真正稳定了才进行测量，对 于所测温度存在小幅波动的情况，可在一段时间 测量多组数据进行平均。
4、记录达到稳定时，样品上下表面的温度；
5、去掉样品后，让散热铜 盘在稳定温度 θ20的基础上 升温若干度，然后让其在空 气中自然冷却，记录其温度 随时间降低的数据（每30秒 记录一次）。
1、彭担任，《稳态双平板法测定煤和岩石的导热系 数》，江苏煤炭，1993年第3期，22～26页。
2、刘淑琴，《用稳态法导热仪测定聚氨酯硬泡导 热系数》，化学推进剂与高分子材料，1990年第4 期，41～43页。
七、最新进展
（一）微细尺度传热学
随着科技的发展，人们对热传导的研究扩展到微细尺度（例如在 对超大规模集成电路的热设计和热控制、航天器内生命保障系统 的传热过程、生命过程中的热现象等的研究中），其研究对象的 特征尺度与载热体（分子、电子、声子、光子）等的平均自由程 处于同一量级甚至更低，导热的Fourier定律、流动的N-S方程已 不在适用，微结构表面的辐射性质也出现奇特的变化，已经不能 有效地用传统的传热传质理论及传统的实验方法加以解决，导致 了热现象由宏观研究到微观研究的历史性转变，促使微尺度传热 学这一学科的出现和形成。微尺度传热学致力于尺度微形化极限 情况的传热学规律研究：一个是空间尺度极限，其研究的几何尺 度可以到微米或微毫米级；再一个是时间尺度极限，即在微妙以 至微毫秒内瞬时传热规律的研究。
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告
稳态法测量不良导体的导热系数实验报告实验报告：稳态法测量不良导体的导热系数实验实验目的：本实验旨在通过稳态法测量不良导体的导热系数，了解不良导体的导热性能，并进一步分析材料的热传导特性。
实验仪器：1. 实验台2. 电热器3. 铜棒样品4. 温度计5. 计时器6. 多用电表7. 导热油实验原理：稳态法测量导热系数是通过测量材料的温度梯度和热流量来计算导热系数的。
在实验过程中，首先将导热油倒入实验台中，使其充满整个实验空间。
然后，在台面上放置热源和试样，热源通过导热油将热量传递给试样，试样将热量传递给周围环境。
通过测量试样两端的温度差和热流量，可以计算出导热系数。
实验步骤：1. 准备工作: 将实验台内充填导热油，并使其达到温度平衡。
2. 将导热棒和试样一起放置在实验台上，使其与实验台接触良好。
3. 将电流通入电热器中，通过导热油将热量传递给试样，使热量在试样内传递。
4. 同时使用温度计测量试样两端的温度差，并通过多用电表测量电热器的电流和电压，计算出热流量。
5. 记录不同时间间隔的试样温度和热流量数据，并绘制温度与热流量的关系曲线。
6. 根据数据计算出导热系数。
实验结果：根据实验得到的温度-热流量关系曲线，可以通过线性拟合得到试样的斜率，即热流量值。
通过计算不同时间间隔内的温度差，可以得到导热系数的数值。
实验结论：根据实验结果，可计算出不良导体的导热系数。
导热系数是衡量材料导热性能的重要参数，通过实验可以了解不良导体的导热性能，并为材料的热传导特性分析提供参考。
实验注意事项：1. 实验过程中要注意安全，避免触电或烫伤等意外情况。
2. 导热油的量要足够充填实验台，且温度均匀平衡。
3. 实验前要对实验仪器进行检查，确保正常工作。
4. 实验操作要严格按照实验步骤进行，尽量减小误差产生。
5. 实验完成后要对实验环境进行清理和整理，保持实验台的整洁。
不良导体导热系数的测定实验报告-不良导体实验报告
非金属固体材料导热系数的测量2004/04用热线法测量不良导体导热系数是一种广泛使用的方法，国家对此制定了标准——“非金属固体材料导热系数的测定——热线法”（GB/T 10297-1998）。
基本原理如图1所示，在匀质均温的物体内部放置一电阻丝，即热线，对其以恒定功率加热时，热线及其附近试样的温度将随时间变化。
根据时间与温度的变化关系，可以确定该试样的导热系数。
[1][原理简述]由热传导理论[2]可知，恒定功率的热线对匀质物体进行热传导时，可以用一维柱坐标系的热传导方程对物体的温度场进行描述：r r rt ∂∂+∂∂=∂∂θθθα1122 （1） 边界条件为：00=r θ(t =0，r ≥0)，0=∞r θ(t >0，r =)，const.π0=∂∂-==r r q θλ(t >0，r =0)[3] （2） 根据热传导方程和边界条件得到解为：t t e q t tr r t d π4042⎰-=αλθ （3）其中各物理量含义为，t ：热线的加热时间，单位为s ；r ：距热线的距离，单位为m ；q ：热线单位长度的加热功率，单位为W/m ；t r θ：加热时间t ，距离热线距离r 处的温升，单位为K ；α：试样的热扩散率，单位为m 2/s ；λ：试样的导热系数，单位为W/（m ·K ），对于非金属固体材料，该系数一般小于2 W/（m ·K ）。
假设t r α42→0，即r →0或αt →∞，利用Euler 公式，忽略展开后二次项以后的各项。
如果在不同时间t 1、t 2，测的同一点r 处的温升为1t r θ、2t r θ，则：12ln π412t t q t t r r λθθ=- （4） 根据（4）可以得到试样的导热系数()()12121212ln πL 4ln π4t t t t r r r r t t IU t t q θθθθλ-=-= [4] （5）（5）式中，I 、U 分别热线的通电电流（单位为A ）和电压（单位为V ），L 为有效加热长度（单位为m ）。
不良导体热导率的测定实验报告
实验名称：不良导体导热系数的测定目的：1.学习一种测量不良导体热导率的方法。
2.学习导热系数实验仪。
为了准确测量加热板和散热器的温度，两个传感器应涂导热硅脂或硅油，以使传感器与加热板和散热板完全接触；另外，在加热橡胶样品时，为了达到稳定的传热效果，调节底部的三个微调螺丝，使样品与加热板和散热板紧密接触，注意不要有气隙。
在中间;并且不要将螺丝拧得太紧而影响样品的厚度。
2.导热系数实验仪的铜板下方的风扇用于强制对流传热，以减小样品侧面和底部之间的放热率，增加样品内部的温度梯度，从而减少实验误差。
因此，在实验期间必须打开风扇。
[实验原理]导热系数是表征材料导热系数的物理量。
材料结构的变化和杂质的不同对材料的热导率有明显的影响，因此材料的热导率经常需要通过实验来测量。
测量导热系数的实验方法一般分为两种：稳态法和动态法。
在稳态方法中，首先使用热源加热样品。
样品内部的温差使热量从高温传递到低温。
样品中每个点的温度都会随着加热速度和传热速度的变化而变化。
通过适当控制实验条件和参数，可以平衡加热和传热的过程。
可以在室内形成稳定的温度分布，据此可以计算出导热系数。
在动态方法中，样品中的最终温度分布会随时间变化，例如周期性变化。
变化的周期和幅度还受实验条件和加热速度的影响，并且与热导率有关。
在本实验中，通过稳态法测量了不良导体（橡胶样品）的热导率，并学习了通过物体的散热率计算出导热率的实验方法。
1898年首先通过平板方法（一种稳态方法）测量不良导体的热导率。
在实验中，将样品制成平板，其上端面与稳定的均匀加热体完全接触，而下端面与均匀的散热器接触。
由于板样品的侧面面积比板平面的侧面面积小得多，因此可以认为热量仅沿上下方向垂直传递，而从侧面散发的热量可以忽略不计。
也就是说，样品中样品平面的垂直方向上仅存在温度梯度，并且在同一平面中的各处温度都相同。
7实验2—18不良导体导热系数测定
实验2—18不良导体导热系数的测定导热系数，工程上又称热导率，是描绘资料性能的一个重要参数，在物体的散热和保温工程实践中如锅炉制造、房子设计、冰箱生产等都要波及这一参数。
因为资料构造的变化对导热系数有显然的影响，导热系数的丈量不单在工程实践中有重要的实质意义，并且对新资料的研制和开发也拥有重要意义。
丈量导热系数的实验方法一般分为稳态法和动向法两类。
丈量良导体和不良导体导热系数的方法各有不一样。
关于良导体，常用流体换热法丈量所传达的热量，计算导热系数；关于不良导体，经过丈量传热速率，间接丈量所传达的热量，计算导热系数。
稳态平板法是丈量不良导体导热系数的一种常用方法。
【实验目的】1．掌握不良导体导热系数的测定方法——稳态平板法。
2．利用物体的散热速率求传热速率。
3．认识有关仪器及热电偶测温度。
【实验仪器】本实验所用仪器有：实验装置、红外灯、调压器、杜瓦瓶、热电偶、电压表、秒表等。
实验装置如图2—18—1所示，在支架D上先后放上圆铜盘C、待测样品B和厚底紫铜圆筒A。
在A的上方用红外灯L加图2－18－1热，使样品上、下表面各保持稳定的温度T1、T2，它们的数值分别用各自的热电偶E来丈量，E的冷端浸入盛于杜瓦瓶-19-H内的冰水混淆物中。
G为双刀双向开关，用以变换上、下热电偶的丈量回路，电压表用以丈量温差电势。
【实验原理】热传导理论指出，只需物质内部的温度不均匀，便有热量传达。
依据热传导定律，沿直线Z方向，在dt时间内经过垂直于L方向上的面积元ds传达的热量为dQ dT dSdtdZ式中负号表示热量沿着温度降低的方向传达；dT是温度梯度；为导热系数。
dZ关于一个厚度为h、面积为S的圆形板状的不良导体，若保持上、下边稳固的温度T1和T2,其侧面绝热，则在时间t内，沿着与S面垂直方向上传达热量Q可表示为Q T1T2St（2－18－1）h本实验装置如图2—18—1所示，由上述热传导基本公式经过待测样品B板的传热速率可写成：QT1T22（2—18—2）t h BR B式中h B为样品厚度，R B为样品圆板的半径，T1为样品圆板上表T2为其下面的温度，表面的温度，λ为样品B的导热系数。
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实验7 不良导体导热系数的测定
一、目的
掌握测定不良导体的导热系数 二、实验仪器 1、热系统：
①支架 ②红外灯 ③传热筒 ④热电偶两支 ⑤交流调制器 ⑥黄铜板质 ⑦待测样品
2、测量显示仪
本仪器采用精度运放组成两路热电偶前置放大器，并对热电偶冷端进行了自动补尝，采用2
1
4
位高稳定性D A 转换器实现对两路温度的测量系统，整个电路以单片机为控制
中心，实现数据采集和识别键盘信息。
三、实验原理与装置
本仪器所依据的原理是1982年由法国数学、物理学家约瑟·傅立叶给出的，称热传导的基本公式，又称傅立叶导热方程式。
该方程式指出，在物体内部，垂直于导热方向上，两个相距为h ，温度分别为θ1、θ2（要这里，为了与时间t 区分开，我们用θ来表示温度）的平行平面，若平面的面积为A ，在Δt 秒内，从一个平面传到另一个平面的热量ΔQ 满足下述表示：
h
A t Q
21θθλ-••=∆∆ (2-11) 式中，ΔQ ／Δt 为传热速率，λ定义为该物质的导热系数，奕称执导率。
由此可知，热导率是一表征物质传导性能的物理量。
其数值等于相距单位长度的二平行面，当温度相差一个单位时，在单位时间内通过单位面积的热量。
其单位名称是瓦特每米开尔文，单位符号为W ／（m ·K ）。
该方法的实验装置如图所示，由上述热传导基本通过待测样品B 板的传热速率可写成：
式中，λ为样品厚度，B R 为样品圆板的半径，θ1为样品圆板上表面的温度，θ2为其下表面的温度，λ即为样品B 的热导率。
当传热到达稳定状态时，θ1和θ2温度稳定不变，通过B 板的传热率与黄铜盘C 向周围环境的散热速率完全相等。
因此可通过黄铜盘C 在稳定温度θ2时的散热律来求出
t
Q
∆∆。
实验时，当读得稳态时的θ1、θ2后，即可将样品B 板取走，让圆筒的底盘与下盘C 接触，使盘C 温度上升到高于θ2若干度后，再让圆筒A 移去，让黄铜盘C 作自
然冷却，求出黄铜盘在θ2附近时的冷却速度21ϑθ=∆∆t
Q
,则21θϑ=∆∆／t
Q
mc
(m 为
黄铜的质量,c 为黄铜的比热)就是黄铜c 在θ2时的散热速率。
但由此求出的t
Q
∆∆是黄
铜c 的全部表面暴露在空气中的冷却速度，即散热表面积为c c c h R R ππ222
+，而实验中
2
21B
R －t
Q •••
=∆∆πσ
θθλ
达到稳态传热时，c 盘的上表面，面积为2
c R ，是被样品所覆盖的，考虑到物体的冷却速度与它的表面积成正比，校正后，本仪器在稳态时的传热速率为：
(
)()
c
c c c c c h R R h R R t mc t Q ππππθ
2222
2++•∆∆=∆∆ （2-13） 式中，c R 、c h 分别为黄铜盘C 的半径与厚度，代入（2）式中得：
()()()2211
222B
c c c c R h R h R t mc
πθθδθλ•-•++•∆∆= （2-14） 式中，B R 、分别为样品如橡皮圆盘的半径与厚度。
2、热电偶测温
将两种不同材料的金属铜、铁组成闭合回路（如图所示），若两结点处温度不同，则回路中将有电流流动，这说明回路中将有电动势存在。
电动势大小除与材料本身性质有关外，还与结点处的温差有关。
这种现象称为热电势效应或温差电效应。
热电偶就是据此原理设计制作的将温度转换为电动势的热电式传感器。
当两结点温差不大时，温差电动势大小与温差的关系有下列近似公式 ()01θθε-=c 式中 ε—热电偶温差电动势； C —电偶常数；
1θ —热端温度； 0θ—冷端温度。
若使冷端在冰水混合物中， 即0θ=0℃则 1CT =ε
由此，可将对温度的测量转化为对温差电动势的测量。
t
T
∆∆为冷却速率,
转化为
t
C ∆∆ε
1。
作散热铜盘自然冷却温差电动势与时间之间的关系曲线，在曲线上找到2T 点并作曲线的切线，则该切线率为t ∆∆ε。
将()21T T -转化为
()
211
εε-C
可得导热系数公式
22111
111222R h h R h R t
c m πεεε
λ•-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++∆∆=铜
铜
[内容要求]
⒈用游标卡尺测待测样品和散热铜盘的厚度h 、1h ，直径D 、1D ，各测5次；用天平测散
热铜盘的质量铜m 。
⒉按图连接线路，热电偶F 插入传热筒底面和散热铜盘的侧面小孔（注意：一定要插入底部使之接触良好），另一端插入保温瓶细玻璃管内。
⒊连接好直流数字电压表，接通电源，按下调零键，旋转调零旋钮，使读为0。
然后按下mV 键，便可测出温差电动势。
⒋接通好直流电源，使红外灯电压缓慢升高。
为缩短达到稳态时间，可先将红外灯电压高到期180～200V 约20min 后再降到150V 左右，然后每隔一段时间读一次电动势值。
若5min 内1T 和2T 的示值基本不变，即可认为达到稳态。
记下稳态时的1T 和2T 示值后抽去样品盘，经调节使散热铜盘与传热筒底面直接接触，使铜盘电动势上升1mV 后，移去传热筒，让筒盘自然冷却（调压器调到零电压），每隔相同时间间隔（例如30s ）记一次电动势值，挑选其中接近2ε的各5个数据填入表中：
其中,0表示最接近2ε的某一电动势值,负号表示此前时间,正号表示此后时间. [数据处处理] ⒈数据如下:
=h ____㎝ =1h ____㎝ =R ____㎝ =1R ____㎝ =铜m ____g =1ε____mV 2ε=____mV
⒉通过作电动势与时间的关系曲线,求2ε点处曲线的切线斜率,计算λ的值。